arch/x86/mm/fault.c

   1 /*
   2  *  Copyright (C) 1995  Linus Torvalds
   3  *  Copyright (C) 2001, 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
   4  *  Copyright (C) 2008-2009, Red Hat Inc., Ingo Molnar
   5  */
   6 #include <linux/magic.h>                /* STACK_END_MAGIC              */
   7 #include <linux/sched.h>                /* test_thread_flag(), ...      */
   8 #include <linux/kdebug.h>               /* oops_begin/end, ...          */
   9 #include <linux/module.h>               /* search_exception_table       */
  10 #include <linux/bootmem.h>              /* max_low_pfn                  */
  11 #include <linux/kprobes.h>              /* __kprobes, ...               */
  12 #include <linux/mmiotrace.h>            /* kmmio_handler, ...           */
  13 #include <linux/perf_event.h>           /* perf_sw_event                */
  14
  15 #include <asm/traps.h>                  /* dotraplinkage, ...           */
  16 #include <asm/pgalloc.h>                /* pgd_*(), ...                 */
  17 #include <asm/kmemcheck.h>              /* kmemcheck_*(), ...           */
  18
  19 /*
  20  * Page fault error code bits:
  21  *
  22  *   bit 0 ==    0: no page found       1: protection fault
  23  *   bit 1 ==    0: read access         1: write access
  24  *   bit 2 ==    0: kernel-mode access  1: user-mode access
  25  *   bit 3 ==                           1: use of reserved bit detected
  26  *   bit 4 ==                           1: fault was an instruction fetch
  27  */
  28 enum x86_pf_error_code {
  29
  30         PF_PROT         =               1 << 0,
  31         PF_WRITE        =               1 << 1,
  32         PF_USER         =               1 << 2,
  33         PF_RSVD         =               1 << 3,
  34         PF_INSTR        =               1 << 4,
  35 };
  36
  37 /*
  38  * Returns 0 if mmiotrace is disabled, or if the fault is not
  39  * handled by mmiotrace:
  40  */
  41 static inline int __kprobes
  42 kmmio_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long addr)
  43 {
  44         if (unlikely(is_kmmio_active()))
  45                 if (kmmio_handler(regs, addr) == 1)
  46                         return -1;
  47         return 0;
  48 }
  49
  50 static inline int __kprobes notify_page_fault(struct pt_regs *regs)
  51 {
  52         int ret = 0;
  53
  54         /* kprobe_running() needs smp_processor_id() */
  55         if (kprobes_built_in() && !user_mode_vm(regs)) {
  56                 preempt_disable();
  57                 if (kprobe_running() && kprobe_fault_handler(regs, 14))
  58                         ret = 1;
  59                 preempt_enable();
  60         }
  61
  62         return ret;
  63 }
  64
  65 /*
  66  * Prefetch quirks:
  67  *
  68  * 32-bit mode:
  69  *
  70  *   Sometimes AMD Athlon/Opteron CPUs report invalid exceptions on prefetch.
  71  *   Check that here and ignore it.
  72  *
  73  * 64-bit mode:
  74  *
  75  *   Sometimes the CPU reports invalid exceptions on prefetch.
  76  *   Check that here and ignore it.
  77  *
  78  * Opcode checker based on code by Richard Brunner.
  79  */
  80 static inline int
  81 check_prefetch_opcode(struct pt_regs *regs, unsigned char *instr,
  82                       unsigned char opcode, int *prefetch)
  83 {
  84         unsigned char instr_hi = opcode & 0xf0;
  85         unsigned char instr_lo = opcode & 0x0f;
  86
  87         switch (instr_hi) {
  88         case 0x20:
  89         case 0x30:
  90                 /*
  91                  * Values 0x26,0x2E,0x36,0x3E are valid x86 prefixes.
  92                  * In X86_64 long mode, the CPU will signal invalid
  93                  * opcode if some of these prefixes are present so
  94                  * X86_64 will never get here anyway
  95                  */
  96                 return ((instr_lo & 7) == 0x6);
  97 #ifdef CONFIG_X86_64
  98         case 0x40:
  99                 /*
 100                  * In AMD64 long mode 0x40..0x4F are valid REX prefixes
 101                  * Need to figure out under what instruction mode the
 102                  * instruction was issued. Could check the LDT for lm,
 103                  * but for now it's good enough to assume that long
 104                  * mode only uses well known segments or kernel.
 105                  */
 106                 return (!user_mode(regs)) || (regs->cs == __USER_CS);
 107 #endif
 108         case 0x60:
 109                 /* 0x64 thru 0x67 are valid prefixes in all modes. */
 110                 return (instr_lo & 0xC) == 0x4;
 111         case 0xF0:
 112                 /* 0xF0, 0xF2, 0xF3 are valid prefixes in all modes. */
 113                 return !instr_lo || (instr_lo>>1) == 1;
 114         case 0x00:
 115                 /* Prefetch instruction is 0x0F0D or 0x0F18 */
 116                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 117                         return 0;
 118
 119                 *prefetch = (instr_lo == 0xF) &&
 120                         (opcode == 0x0D || opcode == 0x18);
 121                 return 0;
 122         default:
 123                 return 0;
 124         }
 125 }
 126
 127 static int
 128 is_prefetch(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long addr)
 129 {
 130         unsigned char *max_instr;
 131         unsigned char *instr;
 132         int prefetch = 0;
 133
 134         /*
 135          * If it was a exec (instruction fetch) fault on NX page, then
 136          * do not ignore the fault:
 137          */
 138         if (error_code & PF_INSTR)
 139                 return 0;
 140
 141         instr = (void *)convert_ip_to_linear(current, regs);
 142         max_instr = instr + 15;
 143
 144         if (user_mode(regs) && instr >= (unsigned char *)TASK_SIZE)
 145                 return 0;
 146
 147         while (instr < max_instr) {
 148                 unsigned char opcode;
 149
 150                 if (probe_kernel_address(instr, opcode))
 151                         break;
 152
 153                 instr++;
 154
 155                 if (!check_prefetch_opcode(regs, instr, opcode, &prefetch))
 156                         break;
 157         }
 158         return prefetch;
 159 }
 160
 161 static void
 162 force_sig_info_fault(int si_signo, int si_code, unsigned long address,
 163                      struct task_struct *tsk)
 164 {
 165         siginfo_t info;
 166
 167         info.si_signo   = si_signo;
 168         info.si_errno   = 0;
 169         info.si_code    = si_code;
 170         info.si_addr    = (void __user *)address;
 171         info.si_addr_lsb = si_code == BUS_MCEERR_AR ? PAGE_SHIFT : 0;
 172
 173         force_sig_info(si_signo, &info, tsk);
 174 }
 175
 176 DEFINE_SPINLOCK(pgd_lock);
 177 LIST_HEAD(pgd_list);
 178
 179 #ifdef CONFIG_X86_32
 180 static inline pmd_t *vmalloc_sync_one(pgd_t *pgd, unsigned long address)
 181 {
 182         unsigned index = pgd_index(address);
 183         pgd_t *pgd_k;
 184         pud_t *pud, *pud_k;
 185         pmd_t *pmd, *pmd_k;
 186
 187         pgd += index;
 188         pgd_k = init_mm.pgd + index;
 189
 190         if (!pgd_present(*pgd_k))
 191                 return NULL;
 192
 193         /*
 194          * set_pgd(pgd, *pgd_k); here would be useless on PAE
 195          * and redundant with the set_pmd() on non-PAE. As would
 196          * set_pud.
 197          */
 198         pud = pud_offset(pgd, address);
 199         pud_k = pud_offset(pgd_k, address);
 200         if (!pud_present(*pud_k))
 201                 return NULL;
 202
 203         pmd = pmd_offset(pud, address);
 204         pmd_k = pmd_offset(pud_k, address);
 205         if (!pmd_present(*pmd_k))
 206                 return NULL;
 207
 208         if (!pmd_present(*pmd))
 209                 set_pmd(pmd, *pmd_k);
 210         else
 211                 BUG_ON(pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_k));
 212
 213         return pmd_k;
 214 }
 215
 216 void vmalloc_sync_all(void)
 217 {
 218         unsigned long address;
 219
 220         if (SHARED_KERNEL_PMD)
 221                 return;
 222
 223         for (address = VMALLOC_START & PMD_MASK;
 224              address >= TASK_SIZE && address < FIXADDR_TOP;
 225              address += PMD_SIZE) {
 226
 227                 unsigned long flags;
 228                 struct page *page;
 229
 230                 spin_lock_irqsave(&pgd_lock, flags);
 231                 list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
 232                         spinlock_t *pgt_lock;
 233                         pmd_t *ret;
 234
 235                         pgt_lock = &pgd_page_get_mm(page)->page_table_lock;
 236
 237                         spin_lock(pgt_lock);
 238                         ret = vmalloc_sync_one(page_address(page), address);
 239                         spin_unlock(pgt_lock);
 240
 241                         if (!ret)
 242                                 break;
 243                 }
 244                 spin_unlock_irqrestore(&pgd_lock, flags);
 245         }
 246 }
 247
 248 /*
 249  * 32-bit:
 250  *
 251  *   Handle a fault on the vmalloc or module mapping area
 252  */
 253 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
 254 {
 255         unsigned long pgd_paddr;
 256         pmd_t *pmd_k;
 257         pte_t *pte_k;
 258
 259         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 260         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 261                 return -1;
 262
 263         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 264
 265         /*
 266          * Synchronize this task's top level page-table
 267          * with the 'reference' page table.
 268          *
 269          * Do _not_ use "current" here. We might be inside
 270          * an interrupt in the middle of a task switch..
 271          */
 272         pgd_paddr = read_cr3();
 273         pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
 274         if (!pmd_k)
 275                 return -1;
 276
 277         pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
 278         if (!pte_present(*pte_k))
 279                 return -1;
 280
 281         return 0;
 282 }
 283
 284 /*
 285  * Did it hit the DOS screen memory VA from vm86 mode?
 286  */
 287 static inline void
 288 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 289                  struct task_struct *tsk)
 290 {
 291         unsigned long bit;
 292
 293         if (!v8086_mode(regs))
 294                 return;
 295
 296         bit = (address - 0xA0000) >> PAGE_SHIFT;
 297         if (bit < 32)
 298                 tsk->thread.screen_bitmap |= 1 << bit;
 299 }
 300
 301 static bool low_pfn(unsigned long pfn)
 302 {
 303         return pfn < max_low_pfn;
 304 }
 305
 306 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 307 {
 308         pgd_t *base = __va(read_cr3());
 309         pgd_t *pgd = &base[pgd_index(address)];
 310         pmd_t *pmd;
 311         pte_t *pte;
 312
 313 #ifdef CONFIG_X86_PAE
 314         printk("*pdpt = %016Lx ", pgd_val(*pgd));
 315         if (!low_pfn(pgd_val(*pgd) >> PAGE_SHIFT) || !pgd_present(*pgd))
 316                 goto out;
 317 #endif
 318         pmd = pmd_offset(pud_offset(pgd, address), address);
 319         printk(KERN_CONT "*pde = %0*Lx ", sizeof(*pmd) * 2, (u64)pmd_val(*pmd));
 320
 321         /*
 322          * We must not directly access the pte in the highpte
 323          * case if the page table is located in highmem.
 324          * And let's rather not kmap-atomic the pte, just in case
 325          * it's allocated already:
 326          */
 327         if (!low_pfn(pmd_pfn(*pmd)) || !pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 328                 goto out;
 329
 330         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 331         printk("*pte = %0*Lx ", sizeof(*pte) * 2, (u64)pte_val(*pte));
 332 out:
 333         printk("\n");
 334 }
 335
 336 #else /* CONFIG_X86_64: */
 337
 338 void vmalloc_sync_all(void)
 339 {
 340         sync_global_pgds(VMALLOC_START & PGDIR_MASK, VMALLOC_END);
 341 }
 342
 343 /*
 344  * 64-bit:
 345  *
 346  *   Handle a fault on the vmalloc area
 347  *
 348  * This assumes no large pages in there.
 349  */
 350 static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
 351 {
 352         pgd_t *pgd, *pgd_ref;
 353         pud_t *pud, *pud_ref;
 354         pmd_t *pmd, *pmd_ref;
 355         pte_t *pte, *pte_ref;
 356
 357         /* Make sure we are in vmalloc area: */
 358         if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
 359                 return -1;
 360
 361         WARN_ON_ONCE(in_nmi());
 362
 363         /*
 364          * Copy kernel mappings over when needed. This can also
 365          * happen within a race in page table update. In the later
 366          * case just flush:
 367          */
 368         pgd = pgd_offset(current->active_mm, address);
 369         pgd_ref = pgd_offset_k(address);
 370         if (pgd_none(*pgd_ref))
 371                 return -1;
 372
 373         if (pgd_none(*pgd))
 374                 set_pgd(pgd, *pgd_ref);
 375         else
 376                 BUG_ON(pgd_page_vaddr(*pgd) != pgd_page_vaddr(*pgd_ref));
 377
 378         /*
 379          * Below here mismatches are bugs because these lower tables
 380          * are shared:
 381          */
 382
 383         pud = pud_offset(pgd, address);
 384         pud_ref = pud_offset(pgd_ref, address);
 385         if (pud_none(*pud_ref))
 386                 return -1;
 387
 388         if (pud_none(*pud) || pud_page_vaddr(*pud) != pud_page_vaddr(*pud_ref))
 389                 BUG();
 390
 391         pmd = pmd_offset(pud, address);
 392         pmd_ref = pmd_offset(pud_ref, address);
 393         if (pmd_none(*pmd_ref))
 394                 return -1;
 395
 396         if (pmd_none(*pmd) || pmd_page(*pmd) != pmd_page(*pmd_ref))
 397                 BUG();
 398
 399         pte_ref = pte_offset_kernel(pmd_ref, address);
 400         if (!pte_present(*pte_ref))
 401                 return -1;
 402
 403         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 404
 405         /*
 406          * Don't use pte_page here, because the mappings can point
 407          * outside mem_map, and the NUMA hash lookup cannot handle
 408          * that:
 409          */
 410         if (!pte_present(*pte) || pte_pfn(*pte) != pte_pfn(*pte_ref))
 411                 BUG();
 412
 413         return 0;
 414 }
 415
 416 static const char errata93_warning[] =
 417 KERN_ERR
 418 "******* Your BIOS seems to not contain a fix for K8 errata #93\n"
 419 "******* Working around it, but it may cause SEGVs or burn power.\n"
 420 "******* Please consider a BIOS update.\n"
 421 "******* Disabling USB legacy in the BIOS may also help.\n";
 422
 423 /*
 424  * No vm86 mode in 64-bit mode:
 425  */
 426 static inline void
 427 check_v8086_mode(struct pt_regs *regs, unsigned long address,
 428                  struct task_struct *tsk)
 429 {
 430 }
 431
 432 static int bad_address(void *p)
 433 {
 434         unsigned long dummy;
 435
 436         return probe_kernel_address((unsigned long *)p, dummy);
 437 }
 438
 439 static void dump_pagetable(unsigned long address)
 440 {
 441         pgd_t *base = __va(read_cr3() & PHYSICAL_PAGE_MASK);
 442         pgd_t *pgd = base + pgd_index(address);
 443         pud_t *pud;
 444         pmd_t *pmd;
 445         pte_t *pte;
 446
 447         if (bad_address(pgd))
 448                 goto bad;
 449
 450         printk("PGD %lx ", pgd_val(*pgd));
 451
 452         if (!pgd_present(*pgd))
 453                 goto out;
 454
 455         pud = pud_offset(pgd, address);
 456         if (bad_address(pud))
 457                 goto bad;
 458
 459         printk("PUD %lx ", pud_val(*pud));
 460         if (!pud_present(*pud) || pud_large(*pud))
 461                 goto out;
 462
 463         pmd = pmd_offset(pud, address);
 464         if (bad_address(pmd))
 465                 goto bad;
 466
 467         printk("PMD %lx ", pmd_val(*pmd));
 468         if (!pmd_present(*pmd) || pmd_large(*pmd))
 469                 goto out;
 470
 471         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 472         if (bad_address(pte))
 473                 goto bad;
 474
 475         printk("PTE %lx", pte_val(*pte));
 476 out:
 477         printk("\n");
 478         return;
 479 bad:
 480         printk("BAD\n");
 481 }
 482
 483 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 484
 485 /*
 486  * Workaround for K8 erratum #93 & buggy BIOS.
 487  *
 488  * BIOS SMM functions are required to use a specific workaround
 489  * to avoid corruption of the 64bit RIP register on C stepping K8.
 490  *
 491  * A lot of BIOS that didn't get tested properly miss this.
 492  *
 493  * The OS sees this as a page fault with the upper 32bits of RIP cleared.
 494  * Try to work around it here.
 495  *
 496  * Note we only handle faults in kernel here.
 497  * Does nothing on 32-bit.
 498  */
 499 static int is_errata93(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 500 {
 501 #ifdef CONFIG_X86_64
 502         if (address != regs->ip)
 503                 return 0;
 504
 505         if ((address >> 32) != 0)
 506                 return 0;
 507
 508         address |= 0xffffffffUL << 32;
 509         if ((address >= (u64)_stext && address <= (u64)_etext) ||
 510             (address >= MODULES_VADDR && address <= MODULES_END)) {
 511                 printk_once(errata93_warning);
 512                 regs->ip = address;
 513                 return 1;
 514         }
 515 #endif
 516         return 0;
 517 }
 518
 519 /*
 520  * Work around K8 erratum #100 K8 in compat mode occasionally jumps
 521  * to illegal addresses >4GB.
 522  *
 523  * We catch this in the page fault handler because these addresses
 524  * are not reachable. Just detect this case and return.  Any code
 525  * segment in LDT is compatibility mode.
 526  */
 527 static int is_errata100(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 528 {
 529 #ifdef CONFIG_X86_64
 530         if ((regs->cs == __USER32_CS || (regs->cs & (1<<2))) && (address >> 32))
 531                 return 1;
 532 #endif
 533         return 0;
 534 }
 535
 536 static int is_f00f_bug(struct pt_regs *regs, unsigned long address)
 537 {
 538 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
 539         unsigned long nr;
 540
 541         /*
 542          * Pentium F0 0F C7 C8 bug workaround:
 543          */
 544         if (boot_cpu_data.f00f_bug) {
 545                 nr = (address - idt_descr.address) >> 3;
 546
 547                 if (nr == 6) {
 548                         do_invalid_op(regs, 0);
 549                         return 1;
 550                 }
 551         }
 552 #endif
 553         return 0;
 554 }
 555
 556 static const char nx_warning[] = KERN_CRIT
 557 "kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: %d)\n";
 558
 559 static void
 560 show_fault_oops(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 561                 unsigned long address)
 562 {
 563         if (!oops_may_print())
 564                 return;
 565
 566         if (error_code & PF_INSTR) {
 567                 unsigned int level;
 568
 569                 pte_t *pte = lookup_address(address, &level);
 570
 571                 if (pte && pte_present(*pte) && !pte_exec(*pte))
 572                         printk(nx_warning, current_uid());
 573         }
 574
 575         printk(KERN_ALERT "BUG: unable to handle kernel ");
 576         if (address < PAGE_SIZE)
 577                 printk(KERN_CONT "NULL pointer dereference");
 578         else
 579                 printk(KERN_CONT "paging request");
 580
 581         printk(KERN_CONT " at %p\n", (void *) address);
 582         printk(KERN_ALERT "IP:");
 583         printk_address(regs->ip, 1);
 584
 585         dump_pagetable(address);
 586 }
 587
 588 static noinline void
 589 pgtable_bad(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 590             unsigned long address)
 591 {
 592         struct task_struct *tsk;
 593         unsigned long flags;
 594         int sig;
 595
 596         flags = oops_begin();
 597         tsk = current;
 598         sig = SIGKILL;
 599
 600         printk(KERN_ALERT "%s: Corrupted page table at address %lx\n",
 601                tsk->comm, address);
 602         dump_pagetable(address);
 603
 604         tsk->thread.cr2         = address;
 605         tsk->thread.trap_no     = 14;
 606         tsk->thread.error_code  = error_code;
 607
 608         if (__die("Bad pagetable", regs, error_code))
 609                 sig = 0;
 610
 611         oops_end(flags, regs, sig);
 612 }
 613
 614 static noinline void
 615 no_context(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 616            unsigned long address)
 617 {
 618         struct task_struct *tsk = current;
 619         unsigned long *stackend;
 620         unsigned long flags;
 621         int sig;
 622
 623         /* Are we prepared to handle this kernel fault? */
 624         if (fixup_exception(regs))
 625                 return;
 626
 627         /*
 628          * 32-bit:
 629          *
 630          *   Valid to do another page fault here, because if this fault
 631          *   had been triggered by is_prefetch fixup_exception would have
 632          *   handled it.
 633          *
 634          * 64-bit:
 635          *
 636          *   Hall of shame of CPU/BIOS bugs.
 637          */
 638         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 639                 return;
 640
 641         if (is_errata93(regs, address))
 642                 return;
 643
 644         /*
 645          * Oops. The kernel tried to access some bad page. We'll have to
 646          * terminate things with extreme prejudice:
 647          */
 648         flags = oops_begin();
 649
 650         show_fault_oops(regs, error_code, address);
 651
 652         stackend = end_of_stack(tsk);
 653         if (tsk != &init_task && *stackend != STACK_END_MAGIC)
 654                 printk(KERN_ALERT "Thread overran stack, or stack corrupted\n");
 655
 656         tsk->thread.cr2         = address;
 657         tsk->thread.trap_no     = 14;
 658         tsk->thread.error_code  = error_code;
 659
 660         sig = SIGKILL;
 661         if (__die("Oops", regs, error_code))
 662                 sig = 0;
 663
 664         /* Executive summary in case the body of the oops scrolled away */
 665         printk(KERN_EMERG "CR2: %016lx\n", address);
 666
 667         oops_end(flags, regs, sig);
 668 }
 669
 670 /*
 671  * Print out info about fatal segfaults, if the show_unhandled_signals
 672  * sysctl is set:
 673  */
 674 static inline void
 675 show_signal_msg(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 676                 unsigned long address, struct task_struct *tsk)
 677 {
 678         if (!unhandled_signal(tsk, SIGSEGV))
 679                 return;
 680
 681         if (!printk_ratelimit())
 682                 return;
 683
 684         printk("%s%s[%d]: segfault at %lx ip %p sp %p error %lx",
 685                 task_pid_nr(tsk) > 1 ? KERN_INFO : KERN_EMERG,
 686                 tsk->comm, task_pid_nr(tsk), address,
 687                 (void *)regs->ip, (void *)regs->sp, error_code);
 688
 689         print_vma_addr(KERN_CONT " in ", regs->ip);
 690
 691         printk(KERN_CONT "\n");
 692 }
 693
 694 static void
 695 __bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 696                        unsigned long address, int si_code)
 697 {
 698         struct task_struct *tsk = current;
 699
 700         /* User mode accesses just cause a SIGSEGV */
 701         if (error_code & PF_USER) {
 702                 /*
 703                  * It's possible to have interrupts off here:
 704                  */
 705                 local_irq_enable();
 706
 707                 /*
 708                  * Valid to do another page fault here because this one came
 709                  * from user space:
 710                  */
 711                 if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 712                         return;
 713
 714                 if (is_errata100(regs, address))
 715                         return;
 716
 717                 if (unlikely(show_unhandled_signals))
 718                         show_signal_msg(regs, error_code, address, tsk);
 719
 720                 /* Kernel addresses are always protection faults: */
 721                 tsk->thread.cr2         = address;
 722                 tsk->thread.error_code  = error_code | (address >= TASK_SIZE);
 723                 tsk->thread.trap_no     = 14;
 724
 725                 force_sig_info_fault(SIGSEGV, si_code, address, tsk);
 726
 727                 return;
 728         }
 729
 730         if (is_f00f_bug(regs, address))
 731                 return;
 732
 733         no_context(regs, error_code, address);
 734 }
 735
 736 static noinline void
 737 bad_area_nosemaphore(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 738                      unsigned long address)
 739 {
 740         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 741 }
 742
 743 static void
 744 __bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 745            unsigned long address, int si_code)
 746 {
 747         struct mm_struct *mm = current->mm;
 748
 749         /*
 750          * Something tried to access memory that isn't in our memory map..
 751          * Fix it, but check if it's kernel or user first..
 752          */
 753         up_read(&mm->mmap_sem);
 754
 755         __bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address, si_code);
 756 }
 757
 758 static noinline void
 759 bad_area(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address)
 760 {
 761         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_MAPERR);
 762 }
 763
 764 static noinline void
 765 bad_area_access_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 766                       unsigned long address)
 767 {
 768         __bad_area(regs, error_code, address, SEGV_ACCERR);
 769 }
 770
 771 /* TODO: fixup for "mm-invoke-oom-killer-from-page-fault.patch" */
 772 static void
 773 out_of_memory(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 774               unsigned long address)
 775 {
 776         /*
 777          * We ran out of memory, call the OOM killer, and return the userspace
 778          * (which will retry the fault, or kill us if we got oom-killed):
 779          */
 780         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 781
 782         pagefault_out_of_memory();
 783 }
 784
 785 static void
 786 do_sigbus(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code, unsigned long address,
 787           unsigned int fault)
 788 {
 789         struct task_struct *tsk = current;
 790         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
 791         int code = BUS_ADRERR;
 792
 793         up_read(&mm->mmap_sem);
 794
 795         /* Kernel mode? Handle exceptions or die: */
 796         if (!(error_code & PF_USER)) {
 797                 no_context(regs, error_code, address);
 798                 return;
 799         }
 800
 801         /* User-space => ok to do another page fault: */
 802         if (is_prefetch(regs, error_code, address))
 803                 return;
 804
 805         tsk->thread.cr2         = address;
 806         tsk->thread.error_code  = error_code;
 807         tsk->thread.trap_no     = 14;
 808
 809 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
 810         if (fault & VM_FAULT_HWPOISON) {
 811                 printk(KERN_ERR
 812         "MCE: Killing %s:%d due to hardware memory corruption fault at %lx\n",
 813                         tsk->comm, tsk->pid, address);
 814                 code = BUS_MCEERR_AR;
 815         }
 816 #endif
 817         force_sig_info_fault(SIGBUS, code, address, tsk);
 818 }
 819
 820 static noinline void
 821 mm_fault_error(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code,
 822                unsigned long address, unsigned int fault)
 823 {
 824         if (fault & VM_FAULT_OOM) {
 825                 out_of_memory(regs, error_code, address);
 826         } else {
 827                 if (fault & (VM_FAULT_SIGBUS|VM_FAULT_HWPOISON))
 828                         do_sigbus(regs, error_code, address, fault);
 829                 else
 830                         BUG();
 831         }
 832 }
 833
 834 static int spurious_fault_check(unsigned long error_code, pte_t *pte)
 835 {
 836         if ((error_code & PF_WRITE) && !pte_write(*pte))
 837                 return 0;
 838
 839         if ((error_code & PF_INSTR) && !pte_exec(*pte))
 840                 return 0;
 841
 842         return 1;
 843 }
 844
 845 /*
 846  * Handle a spurious fault caused by a stale TLB entry.
 847  *
 848  * This allows us to lazily refresh the TLB when increasing the
 849  * permissions of a kernel page (RO -> RW or NX -> X).  Doing it
 850  * eagerly is very expensive since that implies doing a full
 851  * cross-processor TLB flush, even if no stale TLB entries exist
 852  * on other processors.
 853  *
 854  * There are no security implications to leaving a stale TLB when
 855  * increasing the permissions on a page.
 856  */
 857 static noinline __kprobes int
 858 spurious_fault(unsigned long error_code, unsigned long address)
 859 {
 860         pgd_t *pgd;
 861         pud_t *pud;
 862         pmd_t *pmd;
 863         pte_t *pte;
 864         int ret;
 865
 866         /* Reserved-bit violation or user access to kernel space? */
 867         if (error_code & (PF_USER | PF_RSVD))
 868                 return 0;
 869
 870         pgd = init_mm.pgd + pgd_index(address);
 871         if (!pgd_present(*pgd))
 872                 return 0;
 873
 874         pud = pud_offset(pgd, address);
 875         if (!pud_present(*pud))
 876                 return 0;
 877
 878         if (pud_large(*pud))
 879                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pud);
 880
 881         pmd = pmd_offset(pud, address);
 882         if (!pmd_present(*pmd))
 883                 return 0;
 884
 885         if (pmd_large(*pmd))
 886                 return spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 887
 888         /*
 889          * Note: don't use pte_present() here, since it returns true
 890          * if the _PAGE_PROTNONE bit is set.  However, this aliases the
 891          * _PAGE_GLOBAL bit, which for kernel pages give false positives
 892          * when CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC is used.
 893          */
 894         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 895         if (!(pte_flags(*pte) & _PAGE_PRESENT))
 896                 return 0;
 897
 898         ret = spurious_fault_check(error_code, pte);
 899         if (!ret)
 900                 return 0;
 901
 902         /*
 903          * Make sure we have permissions in PMD.
 904          * If not, then there's a bug in the page tables:
 905          */
 906         ret = spurious_fault_check(error_code, (pte_t *) pmd);
 907         WARN_ONCE(!ret, "PMD has incorrect permission bits\n");
 908
 909         return ret;
 910 }
 911
 912 int show_unhandled_signals = 1;
 913
 914 static inline int
 915 access_error(unsigned long error_code, int write, struct vm_area_struct *vma)
 916 {
 917         if (write) {
 918                 /* write, present and write, not present: */
 919                 if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_WRITE)))
 920                         return 1;
 921                 return 0;
 922         }
 923
 924         /* read, present: */
 925         if (unlikely(error_code & PF_PROT))
 926                 return 1;
 927
 928         /* read, not present: */
 929         if (unlikely(!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE))))
 930                 return 1;
 931
 932         return 0;
 933 }
 934
 935 static int fault_in_kernel_space(unsigned long address)
 936 {
 937         return address >= TASK_SIZE_MAX;
 938 }
 939
 940 /*
 941  * This routine handles page faults.  It determines the address,
 942  * and the problem, and then passes it off to one of the appropriate
 943  * routines.
 944  */
 945 dotraplinkage void __kprobes
 946 do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
 947 {
 948         struct vm_area_struct *vma;
 949         struct task_struct *tsk;
 950         unsigned long address;
 951         struct mm_struct *mm;
 952         int write;
 953         int fault;
 954
 955         tsk = current;
 956         mm = tsk->mm;
 957
 958         /* Get the faulting address: */
 959         address = read_cr2();
 960
 961         /*
 962          * Detect and handle instructions that would cause a page fault for
 963          * both a tracked kernel page and a userspace page.
 964          */
 965         if (kmemcheck_active(regs))
 966                 kmemcheck_hide(regs);
 967         prefetchw(&mm->mmap_sem);
 968
 969         if (unlikely(kmmio_fault(regs, address)))
 970                 return;
 971
 972         /*
 973          * We fault-in kernel-space virtual memory on-demand. The
 974          * 'reference' page table is init_mm.pgd.
 975          *
 976          * NOTE! We MUST NOT take any locks for this case. We may
 977          * be in an interrupt or a critical region, and should
 978          * only copy the information from the master page table,
 979          * nothing more.
 980          *
 981          * This verifies that the fault happens in kernel space
 982          * (error_code & 4) == 0, and that the fault was not a
 983          * protection error (error_code & 9) == 0.
 984          */
 985         if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
 986                 if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
 987                         if (vmalloc_fault(address) >= 0)
 988                                 return;
 989
 990                         if (kmemcheck_fault(regs, address, error_code))
 991                                 return;
 992                 }
 993
 994                 /* Can handle a stale RO->RW TLB: */
 995                 if (spurious_fault(error_code, address))
 996                         return;
 997
 998                 /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
 999                 if (notify_page_fault(regs))
1000                         return;
1001                 /*
1002                  * Don't take the mm semaphore here. If we fixup a prefetch
1003                  * fault we could otherwise deadlock:
1004                  */
1005                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1006
1007                 return;
1008         }
1009
1010         /* kprobes don't want to hook the spurious faults: */
1011         if (unlikely(notify_page_fault(regs)))
1012                 return;
1013         /*
1014          * It's safe to allow irq's after cr2 has been saved and the
1015          * vmalloc fault has been handled.
1016          *
1017          * User-mode registers count as a user access even for any
1018          * potential system fault or CPU buglet:
1019          */
1020         if (user_mode_vm(regs)) {
1021                 local_irq_enable();
1022                 error_code |= PF_USER;
1023         } else {
1024                 if (regs->flags & X86_EFLAGS_IF)
1025                         local_irq_enable();
1026         }
1027
1028         if (unlikely(error_code & PF_RSVD))
1029                 pgtable_bad(regs, error_code, address);
1030
1031         perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS, 1, 0, regs, address);
1032
1033         /*
1034          * If we're in an interrupt, have no user context or are running
1035          * in an atomic region then we must not take the fault:
1036          */
1037         if (unlikely(in_atomic() || !mm)) {
1038                 bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1039                 return;
1040         }
1041
1042         /*
1043          * When running in the kernel we expect faults to occur only to
1044          * addresses in user space.  All other faults represent errors in
1045          * the kernel and should generate an OOPS.  Unfortunately, in the
1046          * case of an erroneous fault occurring in a code path which already
1047          * holds mmap_sem we will deadlock attempting to validate the fault
1048          * against the address space.  Luckily the kernel only validly
1049          * references user space from well defined areas of code, which are
1050          * listed in the exceptions table.
1051          *
1052          * As the vast majority of faults will be valid we will only perform
1053          * the source reference check when there is a possibility of a
1054          * deadlock. Attempt to lock the address space, if we cannot we then
1055          * validate the source. If this is invalid we can skip the address
1056          * space check, thus avoiding the deadlock:
1057          */
1058         if (unlikely(!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))) {
1059                 if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
1060                     !search_exception_tables(regs->ip)) {
1061                         bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
1062                         return;
1063                 }
1064                 down_read(&mm->mmap_sem);
1065         } else {
1066                 /*
1067                  * The above down_read_trylock() might have succeeded in
1068                  * which case we'll have missed the might_sleep() from
1069                  * down_read():
1070                  */
1071                 might_sleep();
1072         }
1073
1074         vma = find_vma(mm, address);
1075         if (unlikely(!vma)) {
1076                 bad_area(regs, error_code, address);
1077                 return;
1078         }
1079         if (likely(vma->vm_start <= address))
1080                 goto good_area;
1081         if (unlikely(!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))) {
1082                 bad_area(regs, error_code, address);
1083                 return;
1084         }
1085         if (error_code & PF_USER) {
1086                 /*
1087                  * Accessing the stack below %sp is always a bug.
1088                  * The large cushion allows instructions like enter
1089                  * and pusha to work. ("enter $65535, $31" pushes
1090                  * 32 pointers and then decrements %sp by 65535.)
1091                  */
1092                 if (unlikely(address + 65536 + 32 * sizeof(unsigned long) < regs->sp)) {
1093                         bad_area(regs, error_code, address);
1094                         return;
1095                 }
1096         }
1097         if (unlikely(expand_stack(vma, address))) {
1098                 bad_area(regs, error_code, address);
1099                 return;
1100         }
1101
1102         /*
1103          * Ok, we have a good vm_area for this memory access, so
1104          * we can handle it..
1105          */
1106 good_area:
1107         write = error_code & PF_WRITE;
1108
1109         if (unlikely(access_error(error_code, write, vma))) {
1110                 bad_area_access_error(regs, error_code, address);
1111                 return;
1112         }
1113
1114         /*
1115          * If for any reason at all we couldn't handle the fault,
1116          * make sure we exit gracefully rather than endlessly redo
1117          * the fault:
1118          */
1119         fault = handle_mm_fault(mm, vma, address, write ? FAULT_FLAG_WRITE : 0);
1120
1121         if (unlikely(fault & VM_FAULT_ERROR)) {
1122                 mm_fault_error(regs, error_code, address, fault);
1123                 return;
1124         }
1125
1126         if (fault & VM_FAULT_MAJOR) {
1127                 tsk->maj_flt++;
1128                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MAJ, 1, 0,
1129                                      regs, address);
1130         } else {
1131                 tsk->min_flt++;
1132                 perf_sw_event(PERF_COUNT_SW_PAGE_FAULTS_MIN, 1, 0,
1133                                      regs, address);
1134         }
1135
1136         check_v8086_mode(regs, address, tsk);
1137
1138         up_read(&mm->mmap_sem);
1139 }